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关于能否找到真正自然规律的思考
摘要
现代物理学的一大主战场是对新基本理论的验证,和对万有理论的探索。然而如今很多方面都已陷入瓶颈,这不得不使我们重新思考现有的理论和研究方法,甚至是一些可行性。本文从简单的现状介绍，展开到对能否找到真正自然规律进行了一些思考。
关键词:物理学,瓶颈,公理化。
1. 引言
对于自然规律的探寻,一直是自然科学发展的根本目的所在，物理学首当其冲，但对此目的的追求过程却异常艰苦和困难。现有的物理学理论已经能很好的解释我们自身所能感知的世界,但在一些比较特殊或极端的情况下理论还有待完善。可能有哲学家会说所有的思想都只是人的意识，而非真正绝对的独立于人存在的真理，只要是人的意识都有可能出错。在此我也不讨论这种观点，至少我还没找到如何很好地应对这种观点，我觉得在这一般的能力范围内,考虑这句话的话只会让一切讨论陷入死循环。下面就我对探求自然规律的看法进行一些阐述。
2. 问题的产生
宇宙学最早是Eｉnｓteｉn从他的广义相对论中导出的,几乎同时期原子物理也在向更小尺度的研究推进。到三四十年代,Leｍaｉtｒe和Gａmｏw等人提出宇宙并非静态,而是由大爆炸演变而来的时候,物理世界的最小尺度和最大尺度就衔接上了。在宇宙极早期,由于整体宇宙的能量密度很大，粒子的状态和现在低能的情况下大不一样，所以现在粒子物理和宇宙学基本上是齐头并进互相促进。 然而如今物理学理论这一方向几乎从几个不同角度看来都进入瓶颈了。高能物理停滞不前,一些超出粒子物理标准模型的现象被发现，而新的理论超对称理论,弦理论和量子引力论都未得到实验证实。宇宙学中暗物质暗能量还是未解之谜,黑洞的基本属性也存在争议，宇宙极早期暴涨的产生,也都是在用弦论和量子引力论在解释，也没有得到实质上物理现象的有效支持。
物理学中这种现象在一百年前也类似的发生过，Loｒd Ｋelvin所说的两朵乌云,黑体辐射和以太。不得不说Lord Ｋelvｉn也是极具洞察力之人，能从当年的物理问题中一针见血地挑出这两个问题。现代物理学两大基础理论,量子力学和相对论，正好分别对应这两个问题。
然而科学的发展似乎都会伴随着这种循环,在20世纪物理大发展以后,现在21世纪初,都卡在了瓶颈处。在20世纪末期，物理学家们都想要找到一个终极理论来解释整个宇宙，但现在也是有些牵强,况且也是建立在前面未经实验证实的理论之上。
现在的问题，一是几乎没有一个物理学家站出来真正一针见血的挑出几个根本性问题,反而如今我们眼前所见是一大片乌云交织在一起,很难从中撕开一个突破口。再一个就是，我信仰世界一定有一套完整的规律来构建整个宇宙，但问题就是我们人类到底能否找到。
3. 人类的知识与自然真理
所谓人类的知识就是我们人类认识世界所获取的一些经过提炼归纳的信息,而自然真理就是构建我们这个世界所需要遵从的，自然存在的规律。
我们人类是由这个世界的物质产生的，意识是神经元之间化学物质传递产生的(在此我相信意识并非是独立于物质而存在的）。那么只能是我们去认识这个世界，或许根本不可能把握到“上帝”的想法,然而这个世界又是一个封闭的集合,所以也说不定我们能够尽可能地搜罗清楚其规律。
这就要说到,物理学其实是一个基于实验的科学，所有的物理学理论，或多或少都会有实验基础，都有需要去解释的实验现象，那么从这个角度看来,物理学的理论亦可理解为，为了去拟合实际现象。像现在在量子力学和相对论，之所以没有致命性的问题,是因为几个假设取得又少又好,当然也有很多实验在验证这些个假设。为什么要验证呢,因为这些假设是人提出来的,虽然是基于实际现象提出的假设，但并不完全可靠。既然是人，那么我们对自然的感知,就有一个精度限制。比如广义相对论的弱等效原理，在我们人类能够感知和理解的范围内，我们认为惯性质量和引力质量没差,但是说不定在一个很高精度的情况下它就不相等了呢，那就说明广义相对论只是一个更高级理论的一种低级别的近似，就像Neｗtｏｎ力学是相对论在低速弱引力下的近似一样。所以弱等效原理的验证很重要,这次的神舟十一号和天宫二号就要进行弱等效原理验证试验。
那么既然如此,各个物理学理论或许真是对自然现象的一个拟合,因为其必存在精度问题。所以我就比较怀疑我们到底能不能找到真正的自然的原理,而不存在精度问题。因为我们现在的各种理论都还存在这样那样或大或小的问题,可能覆盖面很广,但一旦问题进入一些比较极端的情况,那就会发生问题。而且我们现在有很多的新理论都是在原有理论的基础上进行一些增添修改产生的，很难有像相对论，特别是量子论那样革命性的理论产生,那是一场了不起的革命,所以几个创始人的哲学思辨也很深刻。
如果要打破现在瓶颈的情况,我认为需要我们倒回去重新审视当时相对论和量子论建立时期大家们的原始想法,从中寻找可以变革的地方，就相当于从死胡同里走出来重新选一条路走,俗话说条条大路通罗马。
4. 公理化
针对上面的问题,有更重要的一点是，这个世界规则的建立是否确实是一个公理化体系来确定的。数学的公理化体系几乎无可辩驳，而且数学理论本来就建立在严格的证明上，并且可以脱离开实际来考虑，可以说是可信度很高的真理。但物理学就不一样，现在我们对那些假设的公理和前提还得进行实验验证，如果
真是公理化的，或许我们需要寻找更好的前提,无可辩驳的前提，然后通过一整套完整的逻辑推理建立起整个体系，这样的体系应该才是完备的,不是对物理世界的近似,而是完全准准确确的描述了。
这种情况在Newton的《自然哲学的数学原理》中体现的特别明显,因为Nｅwｔoｎ仔细研读过Euｃlｉd的《几何原本》，他对公理化体系十分执着，而他确实也做到了,这套体系至少在人类没有遇到微观和强引力场之前是十分成功的，Einstｅin对此也给予了高度评价。而Ｅinstｅｉｎ本人建立的广义相对论也是一套美妙的公理化体系，这是他继承了Nｅwton的衣钵。所以公理化在真理的探索中非常重要,而微观世界的现有理论量子场论,非常强大，却缺少公理化。
5. 总结
可能这些思考比较肤浅，也也许有错误,因为对世界的认知还需要更大的提高，我也会在这方面做更多努力。努力做好专业方面科研的同时，也要思考其中的一些原理性问题，这样对整个人的行动才会有更加明确的指导意义。
参考文献
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[2] 朗道, 栗弗席兹． 量子力学（非相对论理论) [M]. 高等教育出版社, 2００8.
[2] 栾玉广. 自然辩证法原理 [M]． 中国科学技术大学出版社， 2008.
本文来源：https://www.wddqxz.cn/bc3bca22c3c708a1284ac850ad02de80d5d80603.html
2022-04-10
